Kata Kunci • Cracking
C. Aplikasi dan Dampak Lingkungan
2. Dampak Lingkungan
Pembakaran bensin yang mengandung zat aditif TEL akan membentuk timbel oksida (PbO). Senyawa ini dapat tertimbun dalam mesin. Agar PbO tidak tertimbun dalam mesin, biasanya ke dalam bensin ditambahkan
1,2-dibromometana. Ketika pembakaran bensin di dalam mesin, PbO yang
terbentuk bereaksi dengan 1,2-dibromometana menghasilkan PbBr2 yang
mudah menguap dan dibebaskan ke udara. Senyawa PbBr2 yang
dibebaskan dari pembakaran bensin menjadi polutan bagi udara di sekitarnya sebab senyawa timbel tergolong beracun pada batas ambang tertentu (logam B3 atau bahan beracun dan berbahaya).
Pencemaran lain dari dampak pembakaran minyak bumi adalah jika pembakaran tidak sempurna akan terbentuk gas CO dan jelaga. Jelaga sebagai hasil samping dari pembakaran minyak bumi dapat mencemari
Sekilas
Kimia
Sumber: chemistry.berkeley.edu Heinz Heinemann
(1913-2005)
Selama 60 tahun karirnya dalam industri kimia, Heinemann berkontribusi dalam penelitian dan pengembangan 14 macam proses bahan bakar fosil secara komersil. Dia menemukan proses reforming metana sebagai komponen utama gas alam yang dikonversikan menjadi bensin.
169
Minyak Bumi
lingkungan karena berupa partikulat yang dapat masuk ke dalam paru- paru dan merusak sistem jaringan.
Beberapa polutan yang dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna minyak bumi antara lain karbon monoksida, oksida belerang, dan partikulat hidrokarbon.
a. Karbon Monoksida
Gas CO yang dibebaskan dari pembakaran jika terhirup dapat menimbulkan lelah dan pusing, bahkan pingsan. Hal ini berkaitan dengan reaktifitas sel darah merah terhadap gas CO.
Jika di udara banyak gas CO dan terhirup, haemoglobin akan mengikat gas CO daripada gas O2. Akibatnya, orang yang menghirup CO akan kekurangan oksigen dalam darah. Jika keadaan ini terus berlanjut dapat menimbulkan kematian.
Konsentrasi CO 5% dalam darah sudah menimbulkan kelainan pada mekanisme kerja jantung dan paru-paru. Kadar CO 10 ppm di udara dapat menimbulkan penyakit bagi yang menghirupnya dan kadar gas CO 1300 ppm selama 30 menit dapat menimbulkan kematian.
Ciri-ciri orang yang menghirup gas CO dari udara, di antaranya timbul rasa lelah, sakit kepala, serta hilangnya keterampilan berpikir maupun ketangkasan tubuh. Oleh sebab itu, pengendara bermotor sering cepat merasa lelah dan pusing.
Badan Kesehatan Dunia (WHO), merekomendasikan kadar rata- rata gas CO di udara sebesar 9 ppm selama 8 jam atau 32 ppm selama 1 jam. Artinya, udara masih dianggap segar (sehat) jika selama 8 jam kadarnya < 9 ppm. Jika kadarnya 32 ppm, udara dinyatakan segar hanya dalam waktu 1 jam.
b. Oksida Belerang
Selain timbal dan gas CO, masih terdapat satu jenis gas yang juga bersifat racun, yaitu terbentuknya gas SO2. Gas ini timbul disebabkan dalam bensin masih mengandung belerang. Belerang dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak mudah terbakar. Pada konsentrasi antara 0,3–1,0 ppm di udara dapat menimbulkan bau yang tidak sedap. Gas SO2 dapat berubah menjadi gas SO3. Pada kelembapan tinggi dapat terbentuk asam sulfat yang sangat korosif terhadap berbagai material logam maupun nonlogam, seperti bangunan dan cat rumah (perhatikan Gambar 9.7).
Gas SO2 juga dapat menimbulkan reaksi fotokimia yang berakibat menurunnya daya penglihatan (visibilitas) karena terbentuk smog (kabut
asap). Pada 1950, di London terjadi bencana kematian paling sedikit 4.000 orang akibat kabut asap.
Pada konsentrasi 0,20 ppm selama 24 jam di udara terbuka dapat menimbulkan gangguan pada sistem pernapasan, seperti penyakit kanker dan bronchitis akut. Pengaruh ini timbul karena SO2 yang dihirup bereaksi
dengan uap air pada saluran pernapasan dan terbentuk asam sulfit (H2SO3). Persamaan kimianya:
SO2(g) + H2O(A)⎯⎯→H2SO3(aq)
Sumber:Chemistry The Molecular Science, 1997
Gejala keracunan gas CO: Tahap 1: pusing-pusing, mual, dan
lemah.
Tahap 2: sesak napas, serangan jantung dan otak, pingsan. Tahap 3: kematian disertai bibir
membiru.
The symptomps of being poisened by CO:
Step 1: sick headache and weak. Step 2: hard to breath, heart
attack, dan collaps. Step 3: death and lips look pale.
Note
Catatan
Gambar 9.7
Patung mengalami proses pelapukan secara lambat oleh hujan asam.
Gas SO2 juga mengganggu pertumbuhan sejumlah tanaman. Pada konsentrasi rendah menyebabkan terhambatnya pembentukan klorofil. Pada konsentrasi tinggi menyebabkan kematian. Kadar SO2 sebanyak 0,22–0,25 ppm dapat mematikan tanaman apel, sedangkan pada konsentrasi 0,20–0,23 ppm dapat mematikan tanaman kentang.
Ketika terjadi hujan, gas SO2 dapat terbawa oleh air hujan dalam bentuk asam sulfit, H2SO3. Selain itu, gas SO2 dapat teroksidasi menjadi gas SO3 dan bereaksi dengan air hujan membentuk asam sulfat.
SO2(g) + H2O(A)⎯⎯→H2SO3(aq)
SO3 (g) + H2O(A)⎯⎯→H2SO4(aq)
Peristiwa tersebut dinamakan hujan asam.
Hujan asam dapat dideteksi dari kualitas air hujan. Di Jakarta misalnya, pH air hujan berada dalam kondisi asam. Ambang batas pH air hujan 5,5. Jika pH air hujan di bawah 5 maka hampir semua vertebrata, invertebrata, dan mikroorganisme air akan mati.
Oleh karena asam bereaksi dengan logam dan juga karbonat, hujan asam dapat menyebabkan korosif, baik terhadap material logam maupun bangunan. Contohnya keramik dan batu kapur, bahan utamanya kalsium karbonat (CaCO3), akan hancur dengan adanya hujan asam.
c. Hidrokarbon (CnHx)
Hidrokarbon adalah campuran senyawa yang mengandung karbon dan hidrogen dalam berbagai komposisi. Pada umumnya, senyawa hidrokarbon dianggap pencemar jika terdapat dalam konsentrasi cukup tinggi. Terdapat dua golongan besar berkaitan dengan pencemaran udara, yaitu deret olefin dan deret aromatik.
Sumber utama polutan hidrokarbon adalah proses pembakaran yang kurang sempurna dari bahan bakar minyak bumi serta dari proses penguapan minyak bumi. Beberapa uap hidrokarbon berbau tidak sedap dan hidrokarbon lain berperan pada proses fotokimia. Beberapa senyawa aromatik benzena dan turunannya diduga dapat menyebabkan kanker, sedangkan olefin pada konsentrasi rendah tidak membahayakan bagi hewan, tetapi pada beberapa jenis tanaman dapat menghambat pertumbuhan.
Hidrokarbon di udara dapat membentuk reaksi yang sangat kompleks, mengakibatkan bertambahnya konsentrasi ozon di udara dan terbentuknya senyawa organik seperti peroksiasetil nitrat (PAN), peroksibenzoil nitrat (PBzN), dan asam nitrat. Senyawa-senyawa tersebut berkerumun membentuk kabut. Oleh karena zat yang dihasilkan berasal dari reaksi fotokimia maka kabut yang terbentuk disebut kabut fotokimia.
H C3 C O O NO
O
Struktur molekul PAN
• Hidrokarbon
Terjadi akibat pembakaran tidak sempurna, menyebabkan pemanasan global.
• Karbon monoksida
Terjadi akibat pembakaran BBM tidak sempurna, bersifat racun yang menyebabkan kepala terasa pusing.
• Oksida nitrogen
Menyebabkan mesin cepat panas dan hujan asam.
• Partikel halus timbal
Menyebabkan kerusakan otak, khususnya pada anak-anak.
• Belerang dioksida
Menyebabkan hujan asam.
• Asap
Dibangun dari partikel karbon yang tidak terbakar. Partikel ini menyebabkan radang paru-paru. • Hydrocarbon
It is formed by the impaired combustion that cause global warming.
• Carbon monoxide
It is caused by the impaired combustion of gasoline. It is toxic so that causes headache. • Nitrogenoxide
It can causes acid rain and effect the engine to heat-up quickly. • Soft lead particles
It causes brain damage, especially for kids. • Sulphuric oxide
It causes acid rain. • Smoke
It is formed by carbon particles which are not burned. These particles can cause lungs inflammation.
Note
171
Minyak Bumi Kerjakanlah dalam buku latihan.
1. Mengapa gas buang dari kendaraan bermotor yang
berbahan bakar diesel dan 2 tak lebih banyak asapnya dibandingkan bensin?
Tes Kompetensi Subbab C
2. Tuliskan reaksi pembentukan gas CO dan SO2 dari
unsur-unsurnya. Mengapa gas tersebut tergolong bahan pencemar udara? Jelaskan.
3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kabut fotokimia.
Carilah informasi melalui media massa dan internet tentang proses pembuatan pupuk dari gas alam. Diskusikan di kelas Anda.
Kegiatan Inkuiri
Rangkuman
1. Minyak bumi terbentuk jutaan tahun lampau dari hewan dan tumbuhan yang mati melalui proses tekanan dan panas bumi.
2. Eksplorasi minyak bumi dilakukan melalui tahap- tahap: (1) survei permukaan bumi sebagai petunjuk awal; (2) survei lapisan batuan melalui gelombang seismik yang dihasilkan dari ledakan kecil; (3) pengeboran sumber minyak bumi.
3. Dalam minyak bumi terdapat campuran hidrokarbon alifatik dan aromatik. Sekitar 50%–95%-nya adalah hidrokarbon alkana dengan berat molekul sedang, sikloalkana, dan senyawa aromatik.
4. Fraksi minyak bumi diperoleh melalui penyulingan (distilasi) bertingkat yang didasarkan pada perbedaan titik didih fraksi minyak bumi mentah.
5. Perengkahan (cracking) adalah proses pengubahan
minyak bumi rantai panjang menjadi rantai pendek untuk meningkatkan produksi gasolin (bensin). 6. Mutu bensin dinyatakan dengan bilangan oktan.
Makin tinggi bilangan oktan, makin baik bahan bakar tersebut, dalam arti tidak terjadi ketukan yang menyebabkan panas tinggi dan kerusakan pada mesin. 7. Minyak bumi selain sebagai sumber energi bahan bakar, juga dapat digunakan untuk bahan baku berbagai aplikasi, seperti pupuk, polimer, detergen, obat-obatan, pelarut, pewarna, dan pengawet makanan.
8. Hasil pembakaran minyak menyisakan berbagai masalah lingkungan. Pencemar yang dihasilkan dari pembakaran minyak bumi adalah timbel, jelaga, gas CO, gas SO2, dan partikulat hidrokarbon.
Pada bab ini, Anda telah mempelajari asal usul minyak bumi dan gas alam serta bagaimana proses eksplorasinya. Anda juga telah memahami sifat dan komposisi minyak bumi serta pengolahannya sehingga dapat digunakan bagi kebutuhan hidup manusia sehari- hari, baik sebagai bahan bakar alat-alat transportasi, bahan bakar untuk memasak, dan sebagai zat aditif dalam produk makanan.
Akan tetapi, eksplorasi berlebihan dari minyak bumi dan gas alam ini menyebabkan cadangannya semakin berkurang. Padahal, bahan bakar ini tidak terbarukan.
Refleksi
Oleh karena itu, tugas kita bersama adalah menghemat pemakaian minyak bumi dan gas alam itu. Dampak negatif yang diakibatkan oleh bahan bakar ini membuat kita berpikir dua kali untuk menggunakannya secara tidak bertanggung jawab. Dapatkah Anda menjelaskan manfaat lain dari mempelajari bab ini?
Jika Anda menemukan kesulitan dalam mem- pelajari bab ini, diskusikanlah dengan teman atau guru Anda.
Peta Konsep
Minyak Bumi
mengandung
Hidrokarbon Senyawa mikro
Alifatik
terdiri atas
Aromatik
eksplorasi dengan cara
Survei permukaan bumi Survei lapisan batuan Pemboran sumber minyak bumi
Alisiklik Asam organik
terdiri atas
Unsur-unsur organik
Titik didih Distilasi
Fraksi-fraksi
Gas Bensin Kerosin Diesel Pelumas Residu
Bahan bakar
gas Bahan bakarmobil Bahan bakarpesawat Bahan bakardiesel Pelumas Aspal
menghasilkan
manfaat
pemisahan disebut
terdiri atas
manfaat manfaat manfaat manfaat manfaat
173
Minyak Bumi A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.
Evaluasi Kompetensi Bab 9
1. Minyak bumi terbentuk selama ribuan tahun berasal
dari fosil ....
A. dinosaurus D. binatang mamalia
B. paus E. plankton dan tumbuhan
C. tumbuhan
2. Faktor-faktor yang menyebabkan batuan fosil berubah
menjadi minyak bumi adalah .... A. panas matahari
B. tekanan dan panas bumi C. gempa tektonik
D. badai tsunami
E. letusan gunung dan lahar merapi
3. Untuk menentukan secara akurat keberadaan minyak
mentah di dalam bumi dipakai teknik .... A. peledakan
B. gelombang seismik C. pantauan udara D. gelombang kejut
E. mikroskop
4. Minyak bumi umumnya bersumber di wilayah lepas
pantai sampai laut dalam. Hal ini terjadi karena .... A. akibat pergeseran lapisan bumi
B. pembentukan fosil berasal dari hewan laut C. memiliki dasar bumi yang dalam
D. sudah menjadi hukum alam
E. akibat sering terjadi gempa tektonik di laut
5. Minyak bumi tergolong sumber energi tidak terbarukan
sebab ....
A. proses pembentukan memerlukan waktu ribuan tahun
B. alam tidak dapat menciptakan lagi minyak bumi C. dapat didaur ulang dari hasil pembakaran D. tidak dapat dibuat oleh manusia dengan teknologi
apapun
E. minyak bumi bukan sumber energi baru
6. Senyawa berikut yang tidak tergolong fraksi minyak
bumi adalah ....
A. alkana, sikloalkana B. alkena, aromatik
C. asam lemak jenuh dan tidak jenuh D. butana, heksana, propana
E. kerosin, solar, aspal
7. Fraksi minyak bumi terbanyak adalah ....
A. alkana dan sikloalkana B. aldehida dan aromatik C. sikloalkana dan aromatik D. LPG, LNG, dan aspal
E. bensin premium dan solar
8. Prinsip dasar dari pemisahan minyak bumi adalah
perbedaan ....
A. warna D. massa molekul
B. viskositas E. kereaktifan
C. titik didih
9. Teknik yang diterapkan untuk memisahkan fraksi minyak bumi adalah ....
A. ekstraksi
B. destilasi bertingkat C. permurnian bertingkat D. dekantasi
E. magnetisasi
Untuk menjawab soal no 10 dan 11, perhatikan gambar pengolahan minyak bumi berikut ini.
10. Campuran LPG terdapat pada bagian ....
A. I D. IV
B. II E. V
C III
11. Fraksi III adalah ....
A. LPG D. gasolin
B. kerosin E. pelumas
C. residu 12. Ebtanas 1996:
Dari hasil penyulingan minyak bumi:
Fraksi nomor urut 3 digunakan untuk .... A. bahan bakar pesawat dan diesel B. bensin premium
C. pembuatan LPG D. bahan baku Plastik
E. pembuatan parafin
13. Ketika suhu dalam kolom fraksionasi mencapai 110°C, fraksi minyak bumi yang menguap adalah yang mengandung jumlah atom karbon ....
No. Jumlah Atom C Titik Didih/°C
1. 2. 3. 4. 5. C1 – C4 C5 – C10 C11 – C12 C13 – C25 C26 – C28 < 40 40 – 180 160 – 250 220 – 350 > 350 < 4 0oC 11 0oC 1 8 0oC 2 6 0oC > 3 5 0oC I II III I V V
A. 1 – 5 D. 21 – 30
B. 6 – 10 E. 50 ke atas
C. 13 – 20
14. Fraksi gasolin dalam minyak bumi memiliki jumlah atom karbon berkisar antara ....
A. 1 – 5 D. 21 – 30
B. 6 – 10 E. 50 ke atas
C. 13 – 20
15. Fraksi minyak mentah yang tersisa dalam kolom fraksionasi dapat digunakan sebagai ....
A. bahan bakar untuk memasak B. bahan bakar untuk kendaraan C. aspal untuk mengeraskan jalan D. pelarut senyawa karbon
E. pelumas mesin
16. Proses pengubahan molekul hidrokarbon yang berantai panjang menjadi molekul yang lebih pendek dinamakan ....
A. distilasi D. perengkahan
B. reforming E. destruksi
C. ekstraksi
17. Proses penggabungan molekul hidrokarbon yang berantai pendek menjadi yang lebih panjang dinamakan ....
A. distilasi D. perengkahan
B. reforming E. destruksi
C. ekstraksi 18. Ebtanas 1998:
Komposisi dari bensin premium dengan bilangan oktan 80 adalah ....
A. 20% n-heptana dan 80% isooktana
B. 20% isooktana dan 80% n-heptana
C. 20% n-heksana dan 80% isooktana
D. 20% isooktana dan 80% n-heksana
E. 20% n-pentana dan 80% isooktana
19. Dari penyataan berikut:
• Alkana bercabang dan sikloalkana terbakar lebih
merata daripada alkana rantai lurus.
• Alkana rantai pendek (C4) terbakar lebih merata
daripada alkana rantai panjang ( C7).
• Alkena terbakar lebih merata dari alkana.
Pembakaran paling merata adalah campuran dari .... A. alkana bercabang dan alkena
B. alkana rantai pendek dan alkena C. alkana rantai panjang dan alkena D. sikloalkana dan alkana rantai pendek
E. alkana bercabang rantai pendek dan alkena
20. Komposisi bensin dari campuran 87% isooktana dan 13% n-heptana memiliki bilangan oktan sebanyak ....
A. 80 D. 100
B. 87 E. 113
C. 96
21. Zat aditif yang dapat meningkatkan bilangan oktan adalah ....
A. timbel oksida D. trietiltimbel
B. timbel sulfat E. trinitrotoulena
C. tetraetiltimbel
22. Penambahan TEL ke dalam bensin premium menghasilkan endapan hitam PbO dan tertimbun dalam mesin motor. Untuk menghindari hal ini biasanya ditambahkan ....
A. CH2Br2 D. PbS
B. PbSO4 E. Pb(C2H3O2)2
C. PbCl2
23. Bahaya gas karbon monoksida terhadap manusia adalah ....
A. mempercepat perkaratan logam
B. mengurangi kadar CO2 di udara
C merusak lapisan ozon
D. menyebabkan penyakit paru-paru
E. mudah bereaksi dengan haemoglobin
24. Gas pencemar yang mengakibatkan terjadinya kabut fotokimia adalah ....
A. SO2 D. NO
B. CO2 E. CO
C. CnHx
25. Pencemar udara yang mengakibatkan terjadinya hujan asam adalah ....
A. CO D. N2
B. CO2 E. freon
C. SO2
B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.
1. a. Bagaimana proses pembentukan minyak bumi di
alam.
b. Bagaimanakah pengolahan minyak bumi dan
kegunaan setiap fraksi.
c. Bagaimana dampak pembakaran minyak bumi
terhadap lingkungan.
2. Sumber energi apakah yang terbarukan? Kemukakan
pendapat Anda tentang sumber energi baru dan terbarukan.
3. Sifat-sifat apa yang dimiliki oleh fraksi minyak mentah yang lebih mudah terbakar daripada minyak mentah
yang sukar terbakar? Bandingkan bensin dan minyak tanah.
4. Mengapa dengan bertambahnya jumlah atom karbon
dalam fraksi minyak bumi, viskositasnya (kekentalan) meningkat?
5. Jika bensin, minyak tanah, dan minyak pelumas
dicampurkan, kemudian dimasukkan ke dalam alat suling:
a. manakah fraksi yang pertama keluar dari alat
destilasi?
175
